SUS316不锈钢马鞍形管-管接头的残余应力数值模拟及高效计算方法开发

作     者：骆文泽 胡龙 邓德安 LUO Wenze;HU Long;DENG Dean

作者机构：重庆大学材料科学与工程学院重庆400045 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2022年第58卷第10期

页      面：1334-1348页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目No.51875063 

主　　题：SUS316不锈钢 管-管焊接接头 马鞍形焊缝 焊接残余应力 对称性模型 高效计算方法 

摘      要：基于***有限元软件平台,针对SUS316马鞍形管-管焊接头的焊接残余应力预测,开发了2种能同时兼顾精度与效率的计算方法。第1种方法建立了与实际接头尺寸一致的全模型,采用移动热源与瞬间热源混合使用的方法,即采用移动热源模拟打底与盖面焊道的热输入,采用瞬间热源模拟填充焊道热输入;第2种方法利用接头几何形状的对称性,建立了1/4局部模型,并采用瞬间热源模拟全部焊道的热输入。由于SUS316加工硬化效应显著,在材料模型中采用各向同性硬化准则来考虑加工硬化,同时采用阶跃式退火模型来模拟材料的退火软化。比较计算结果和实验结果可知,不论是典型位置的焊接热循环还是接头的残余应力分布,数值模拟结果与实验结果均吻合较好。采用全模型既可以得到整个接头的残余应力分布也可以获得始终端位置应力分布特征。局部模型也能准确预测稳定区域应力的大小和分布,并可以大幅节省计算时间和存储空间。